Устройство для измерения толщины пленок на металлических подложках

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 040480 (21) 2905528/18-28 (j1) М. Кп.з

G 01 В 15/02 с присоединением заявки ¹

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет (33) УДК231. 717. .11(088.8) Опубликовано 30.0782, Бюллетень ¹ 28

Дата опубликования описания 300782

A.И.Бадин, А.П.Коржавый, В.A.Велик ., В:А.Ступак, В.Е.Каменцев, М.Y.Êóëàêîâ, С.И.Файфер и В ;.Ф.Шестов

i.i

1 (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54 УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТОЛЩИНЫ

ПЛЕНОК HA МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОДЛОЖКАХ

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к устройствам измерения толщины тонких пленок в электронике.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для измерения толщины пленок на металлических подложках, содержащее измерительный преобразователь, включающий источник коллимированного пучка излучения и приемник излучения, распо.лагаемые по одну сторону от объекта контроля под углом к контролируемой. плоскости объекта, симметрично относительно перпендикуляра к ней.

В качестье приемника используется любой коллимированный детектор частиц (счетчик Гейгера, сцинтилляционный и др.), применяемый для регистрации частиц с энергией свыше

1 МэВ.

Для измерения тонких слоев внутри цилиндрической поверхности используется либо трубчатый, измерительный преобразователь с источником и приемником излучения, расположенными вблизи друг от друга йапротив окна преобразования, либо такой преобразователь, где источник излучения находится внутри кольцевого приемника и в центре его, а контакт

5 между измерительным преобразовате;лем и измеряемой полостью обеспечивается специальной подставКОй. В

:обоих случаях преббразователь контактирует с измеряемой поверхностьюt;1310

Недостатком известного устройства является то, что оно предназначено для измерения только металлических покрытий. Оно не позволяет измерять.окисные и более тонкие металлические пленки (до 10-1000 А) в силу большой энергии стандартного ф-источника, не лонохроматического излучения, йз-за конечной толщины -источника и вследствие этого поглощения В-лучей в материале самого источника. цель изобретения — измерение тонких (10«1000 л.) окисных пленок.

Указанная цель достигается тем, что устройство для измерения толщины пленок на металлических подложках, содержащее измерительный преобразователь, включающий источник коллими рованного пучка излучения и прием..

ЗО ник излучения, располагаемые по од,947б44 ну сторону от объекта контроля под углом к контролируемой плоскости объекта, симметрично относительно перпендикулярна к ней, снабжено генератором задержки и последователь, но соединенными электрометрическим усилителем, дифференциальным усилителем и двухкоординатным самописцем, второй вход которого подключен к выходу генератора напряжения задержки, соединенного выходом с входом при- l0 емника излучения, выполненного в виде трехсеточного анализатора с цилиндром Фарадея, выход приемника подключен к входу электрометрического усилителя, источник излучения выполнен в виде электронной пушки с фокусируищим электродом и конденсатором и блока питания, соединенного с входом генератора напряжения .задержки,,а конденсатор выполнен с возможностью измерения траектории электронов, испускаемых пушкой.

50

На чертеже приведена схема устройства.

Устройство состоит из измерительного преобразователя 1, включающего источник коллимированного пучка из лучения, выполненный в виде электронной пушки 2 триодного типа с регулируемой энергией 0.4-4 кэВ, фоку30 сирующего электрода 3 и конденсатора

4, выполненного с возможностью изменения траектории электронов, испускаемых пушкой 2, что уменьшает энергетический разброс пучка первичных электронов.

Пучок электронов из источника излучения падает на поверхность измеряемого объекта под углом 45" к нормали.

Приемник излучения выполнен в виде цилиндра 5 Фарадея и трехсеточного электростатического анализатора б,объединенных водном корпусе. Цилиндр

5 Фарадея служит для сбора электро- 45 нов, прошедших через анализатор б, и представляет собой цилиндрический стакан с отношением длины к диаметру 5/2.

Далее устройство содержит блок

7 питания, генератор 8 напряжения задержки, электрометрический усилитель 9, дифференциальный усилитель

10, двухкоординатный самописец 11, мишень 12 цил>.ндрической формы с измеряемой пленкой на внутренней поверхности, неподвижную штангу 13 корпуса измерительного преобразователя 1 и шток 14 держателя цилиндрической мишени 12.

Лнализатор выполнен в виде трехсетчатых диафрагм, внешние сетки соединены между собой и находятся под нулевым потенциалом относительно измеряемого образца, что исключает влияние напряжения задержки на первичный пучок. На среднюю сетку от генератора 8 напряжения задержки подается линейно нарастающее напряжение, благодаря которому в приемник могут попасть только те электро- . ны, энергия которых превышает задаваемый этим напряжением энергетический порог.

Генератор 8, напряжения задержки вырабатывает линейно нарастающее напряжение в диапазоне 0,4-4 кэВ, предназначенное для питания задерживающей (средней) сетки анализатора 6, оно подается на вход двухкоординатного самописца 11.

Конструктивно источник и приемник излучения объединены и жестко зафиксированы на неподвижной штанге 13 корпуса измерительного преобразователя 1. Блок 7 питания обеспечивает питанием источник излучения и генератор 8 напря><ения задержки. Шток

14 держателя цилиндрической мишени

12 позволяет механически производить ее осевые перемещения и вращения для измерения толщины окисной пленки на металлической подложке в любой точке внутренней поверхности мишени без механического контакта преобразователя с измеряемой пленкой. Расстояние от мишени до преобразователя в точках измерения остается неизменным.

Устройство работает следующим образом.-.

Пучок первичных электронов с энергией Ег>, проходя через конденсатор 4, падает на мишень 12 под углом 45О. Генератор 8 напряжения задержки и приемник вторичных электронов позволяет получить распределение вторичных .электронов по энергии. Усиленный и продифференцированный ток (с помощью усилителей .

9 и 10) вторичных электронов регистрируется с помощью двухкоординатного самописца 11, сигнал на который поступает с усилителя 10 и,генератора 8.

Зная энергию ускоряемых электронов (ЕО) и измеряя энергетическое положение пика упруго отраженных электронов (Е o)с помощью генератора 8 задержки, а также используя номограммы, находим потерю энергии (ЬЕ) при прохождении электронами двойного слоя пленки (в глубину и затем на поверхность после отражения).

По известной формуле пробег — энергия, которая табулируется, находим толщину пленки

Eo Qo Гю dE=f (d) где d — толщина пленки; f(d) - функция, связывающая потерю энергии электронов с их пробегом и углом падения.

Устройство для измерения толщины окисных пленок на металлических подложках позволяет измерять пленки на

947644

Формула изобретения

Составитель В.Клим< на

ТехредЕ. баритончик Корректор Г.Огар

Редактор С.Тараненко

Заказ 5614/62 Тираж 614 . Подписное

ВНИИПИ Государственного -комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж- 35, Раушская наб., д.4/5 й»

Филиал PtlII "Патент", r.Óæãîðîä, ул.Проектная,4 подложках различной конфигурации, в том числе и внутри цилиндрических поверхностей, без разрушения измеря емой пленки.

Устройство для измерения толщины пленок на металлических подложках, содержащее измерительный преобразо- ватель, включающий источник коллимированного пучка излучения и приемник излучения, располагаемые по одну сторону от объекта контроля под углом к контролируемой плоскос-. ти объекта, симметрично относительно перпендикулярна к ней, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью о измерения также и тонких (10-1000 A) окисных пленок, оно снабжено генератором напряжения задержки и пос ледовательно соединенными электро-.--, метрическим усилителем, дифференциальным <- усилителем и двухкоординатным самописцем, второй вход которогб подключен к выходу генератора напряжения задержки, соединенного выходом

5 с входом приемника излучения, выполненного в виде трехсеточного анализатора с цилиндром Фарадея, выход приемника подключен к входу электрометрического усилителя, источник кз-

10 лучения выполнен в виде электронной пушки с фокусирующим электродом и конденсатором и блока питания, соединенного с входом генератора напряжения,задержки, а конденсатор выпол1.5 нен с возможностью изменения траектории движения электронов, испускае мых пушкой.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1..Патент Франции Р 2070925, кл. G 01 В 15/00, 1969 (прототип).